專(zhuān)利名稱(chēng)：2-羥基-2膦酸基乙酸的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種用于工業(yè)循環(huán)水的阻垢緩蝕劑2-羥基-2膦酸基乙酸的合成。
目前，我國(guó)化工、電力、冶金等部門(mén)都廣泛應(yīng)用工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)，而循環(huán)水系統(tǒng)的主要設(shè)備如貯水槽、鍋爐、熱交換器等存在嚴(yán)重的腐蝕阻垢問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，實(shí)踐中通常要使用緩蝕劑。進(jìn)口緩蝕劑效果好，但價(jià)格昂貴，合成工藝路線復(fù)雜;國(guó)內(nèi)緩蝕劑品種少，不能滿(mǎn)足應(yīng)用的要求。2-羥基-2膦酸基乙酸，又稱(chēng)HPA緩蝕劑，是一種新型緩蝕劑。其結(jié)構(gòu)式為 它具有如下的特點(diǎn)(1)緩蝕性能好，其緩蝕性能比國(guó)內(nèi)常用的羥基乙叉二膦酸(HEDP)和乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)高5～8倍;(2)低濃度高效性，常以PPM級(jí)使用;(3)化學(xué)穩(wěn)定性好，不易水解，不易被酸或堿所破壞;(4)使用安全可靠、無(wú)毒、無(wú)污染;(5)水溶性好。HPA新型緩蝕劑作為一種理想的緩蝕劑，可廣泛應(yīng)用于銅、鋼、鋁、錫及其合金制品的貯水槽、鍋爐、熱交換器和循環(huán)水設(shè)備的防腐阻垢?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)尚無(wú)生產(chǎn)HPA新型緩蝕劑的廠家，國(guó)外已有類(lèi)似產(chǎn)品的生產(chǎn)，其典型代表是Ciba-Geigy公司的商品Belcor-575。合成HPA新型緩蝕劑的有效成份羥基膦酸基乙酸的路線有兩個(gè)(1)專(zhuān)利文獻(xiàn)Eur.Pat.Appl.EP.50792報(bào)道的合成路線是先用二烷基亞磷酸酯與原甲酸酯反應(yīng)，再水解得到膦酸基甲醛的鹽，將其與氫氰酸作用可得羥基膦酸基乙腈，把腈進(jìn)行酸性水解得到產(chǎn)品;(2)專(zhuān)利文獻(xiàn)Ger.Offen.2941384(1979)報(bào)道的合成路線是由二烷基亞磷酸酯與乙醛酸酯反應(yīng)，生成羥基膦酸酯基乙酸酯，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)乃獾玫疆a(chǎn)品。此兩種方法均需多步反應(yīng)完成，且方法(1)中涉及到使用劇毒的氰化物，易造成危害，且分離產(chǎn)品尚需一定的復(fù)雜技術(shù)，方法(2)中涉及的各化合物基本無(wú)毒，但技術(shù)難度較大，主要是要在較高的真空下蒸餾得到羥基膦酸基乙酯。
本發(fā)明的目的是尋找一條新的合成路線，合成方法簡(jiǎn)單，收率高，無(wú)污染，不涉及劇毒物，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足與缺陷。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種以含ROOCCHO結(jié)構(gòu)化合物和磷化合物反應(yīng)，含成2-羥基-2膦酸基乙酸的方法，本發(fā)明的特殊之處是乙醛酸與磷化合物(RO)nP(OH)3-n進(jìn)行反應(yīng)，摩爾比為1.0∶0.5-2，反應(yīng)溫度為25℃-150℃，反應(yīng)時(shí)間為1-30小時(shí)，得到生成物，將生成物蒸餾得到2-羥基-2膦酸基乙酸。
乙醛酸是純固體或濃度為5-50%的水溶液。
磷化合物(RO)nP(OH)3-n中n可以是0，2或3，R可以是具有碳數(shù)為1-10的烷基或芳烷基。
蒸餾生成物是在25℃-100℃，常壓或133-95000Pa壓力下進(jìn)行的。
該反應(yīng)式為
反應(yīng)式中的磷化合物的R代表烷基或芳烷基，其碳數(shù)為1-10，特別是C1-C4的烷基，如亞磷酸甲酯，亞磷酸丁酯等。其中的n可以是0，2或3，當(dāng)n為0時(shí)，即為亞磷酸;n為2時(shí)，即為亞磷酸二烷酯或二芳烷酯;n為3時(shí)，即為亞磷酸三烷酯或三芳烷酯。反應(yīng)的時(shí)間依照反應(yīng)物乙醛酸的濃度和磷化合物的濃度的不同以及反應(yīng)溫度的不同而為1-30小時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明得到的產(chǎn)品經(jīng)紅外光譜、核磁共振和液相色譜分析等證明與國(guó)外產(chǎn)品一樣，為同一化合物2-羥基-2膦酸基乙酸。用亞磷酸二甲酯和乙醛酸、亞磷酸和乙醛酸可直接合成2-羥基-2膦酸基乙酸，這兩個(gè)新反應(yīng)在國(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。本發(fā)明反應(yīng)收率高，通?？蛇_(dá)到80%以上，不涉及劇毒物的產(chǎn)生，無(wú)污染、無(wú)三廢，工藝條件易控制，合成方法簡(jiǎn)單，成本較低。
以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。
實(shí)施例1。在反應(yīng)器中加入16.4克亞磷酸和29.6克50%的乙醛酸溶液，裝上回流冷凝裝置，用沸水浴加熱，當(dāng)反應(yīng)物溫度臨近100℃時(shí)，反應(yīng)放熱明顯，反應(yīng)物溫度可自行上升到104℃左右，經(jīng)過(guò)約半小時(shí)后，反應(yīng)物料溫度回落到約100℃，用沸水浴維持加熱5-6小時(shí)后，停止加熱，得到2-羥基-2膦酸基乙酸的水溶液。將此水溶液在25-100℃內(nèi)，常壓蒸餾，除去醇及部分水，可得到2-羥基-2膦酸基乙酸。
實(shí)施例2。在反應(yīng)器中加入25克亞磷酸二甲酯和29克50%的乙醛酸溶液，混合后反應(yīng)液乳濁，先在25℃下反應(yīng)2小時(shí)，再用水浴緩緩加熱至沸騰并保持2-4小時(shí)。然后將反應(yīng)液在25℃-100℃，減壓至133-95000Pa下進(jìn)行蒸餾，蒸除去水和甲醇，得到2-羥基-2膦酸基乙酸。
權(quán)利要求
1.一種以含ROOCCHO結(jié)構(gòu)化合物和磷化合物反應(yīng)，合成2-羥基-2膦酸基乙酸的方法，其特征是乙醛酸與磷化合物(RO)nP(OH)3-n進(jìn)行反應(yīng)，摩爾比為1.0∶0.5-2，反應(yīng)溫度為25℃-150℃，反應(yīng)時(shí)間為1-30小時(shí)，得到生成物，將生成物蒸餾得到2-羥基-2膦酸基乙酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的2-羥基-2膦酸基乙酸的合成方法，其特征是乙醛酸是純固體或濃度為5-50%的水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2-羥基-2膦酸基乙酸的合成方法，其特征是磷化合物(RO)nP(OH)3-n中n可以是0，2或3，R可以是具有碳數(shù)為1-10的烷基或芳烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的2-羥基-2膦酸基乙酸的合成方法，其特征是蒸餾生成物是在25-100℃，常壓或133-95000Pa壓力下進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種2-羥基-2膦酸基乙酸的合成方法。將乙醛酸與含磷化合物進(jìn)行縮合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1—30小時(shí)，溫度為25℃—150℃，去除掉不需要的醇和水，即可得到產(chǎn)品HPA高效緩蝕劑。該合成反應(yīng)工藝條件易控制，合成路線簡(jiǎn)單，無(wú)三廢、無(wú)污染，產(chǎn)品在化工、電力、冶金等行業(yè)的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中得以廣泛應(yīng)用。反應(yīng)式為HCOCOOH+(RO)
文檔編號(hào)C07F9/38GK1110277SQ9411019
公開(kāi)日1995年10月18日 申請(qǐng)日期1994年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月15日
發(fā)明者殷德宏, 王金渠, 蔣景陽(yáng) 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)